三维激光扫描技术在大飞机上的应用研究

三维激光扫描技术在大飞机上的应用研究

李媛，何泽鑫

哈尔滨飞机工业集团有限责任公司 黑龙江哈尔滨市150060

摘要：随着科学技术与飞机制造技术的飞速发展，三维激光扫描仪应用于直接检测大飞机装置，更可以借助这样的技术来发现发展中存在的问题。本文重点分析三维激光技术在大飞机中的应用。

关键词：三维激光扫描技术；大飞机运作；应用策略

引言：

相比其他飞机，大飞机显得非常特殊，其装配的过程也非常复杂和繁琐，多数工作人员在检查和检测大飞机时确实存在较大的困难，所以迫切需要使用三维激光扫描艺术来进行检测。三维激光检测技术不仅可以直接对大飞机装配中的误差进行检测，更可以获得非常精准的结果，不仅可以弥补检测的不足，更可以提升飞机的飞行质量。

1.三维激光扫描技术概述

本章从三维激光扫描技术的产生背景、三维激光扫描技术的基本功能和三维激光扫描技术的应用领域等不同的角度入手来分析三维激光扫描技术。

1.1三维激光扫描技术产生背景

三维扫描技术是最近几年才出现的新技术，已经在国内外引起了很多人的广泛关注。它通过利用激光测距的原理来记录被检测物体表面的各类坐标、反射内容和纹理信息来直接复制出被检测物体大面积的三维坐标和反射率，以便能够在较短的时间内获得新的目标。发展到现在三维激光扫描技术已经被广泛运用于建筑、规划、土木工程、工厂改造和其他不同的领域，并发挥越来越重要的作用。

1.2三维激光扫描技术的基本功能

1.2.1三维测量

传统测量的结果内所测量的数据和结果都是最终输出的二维结果，所测量的数据都是以二维的形式呈现的。但是随着数字化的不断发展传统二维测量已经无法发挥应有的作用，所以一定要让三维测量发挥一定的作用。单位激光扫描仪可以测试的数据信息显得更加全面，这样全面的信息也会给人一种真实再现的感觉，这种测量的结果是普通测量手段所无法达到的。

1.2.2快速扫描

快速扫描是扫描仪发展之后产生的,在采用常规测量的手段时每次人们都要花费几分钟的时间来对一个坐标进行反复测量。随着数字化技术的不断发展，这样的测量速度已经不能够更好地满足测量的要求。三维扫描仪的出现改变了这一现状，每秒1000点的测量过程让人大开眼界[1]。

1.3三维激光扫描技术的应用领域

1.3.1测绘工程领域

当三维激光扫描技术被运用于测绘工程领域之后自然可以发挥更大的作用。不仅可以在较短的时间内直接测量公路、铁路和河道，更可以直接测量隧道地下结构，并测量矿山的体积。

1.3.2结构测量

三维激光扫描技术也可以被广泛应用于结构测量中。不仅可以在较短的时间内测量结构和不同的结合尺寸，更可以在海上平面、造船厂、电厂、化工厂和其他不同的场所更好地被应用。

1.3.3测量建筑和古迹

三维激光扫描技术可以直接用来测量建筑和古迹方面的内容，不仅需要测量建筑的外观，更需要帮助其修复各种不同类型的文物和保护不同类型的资料，最终才能够更好地保护整个现场。

1.3.4紧急服务业

当三维激光扫描技术运用于紧急服务业之后自然可以更好地实现高效侦察，并更好地评估灾难，并在全面监测现场的基础上监测核泄漏的现状。

1.3.5娱乐业

可以被运用于娱乐行业内部，不仅可以直接设计电影产品，更可以为电影演员自身的发展来设计合适的场景，同时也可以被广泛应用于包括虚拟博物馆、虚拟旅游指导、人工成像和其他不同类型的场所内部。

1.3.6采矿业

三维激光技术可以被运用于采矿也内部，更可以用来一些危险人员不方便到达的地区。例如可以被广泛用来扫描塌陷区域、溶洞和悬崖地区。

2 试验及试验方法

本章分析了试验的问题和主要方法，主要结合具体的案例进行分析，最终才能够得到更好的结果。

2.1试验问题

某一架大型飞机在装配时环控管路出现了严重的偏差，所以导致飞机都无法发挥更大的作用。所以在遇到这一现象之后，多数装配厂都认为是零件自身存在很多尺寸方面的问题，但是制造商却认为一定要让零件全部符合规定，并在测量合格之后才能够进行交付，所以不可能存在尺寸方面的问题。因此工作人员根本无法确定产生这一问题的原因，最终会影响大飞机装配的进度和质量。此外，又因为飞机机身内部只有很小的空间，所以内部的环境还是显得非常复杂的，即便将常规的数字化测量方式融入其中也不能够解决当前的问题。受到多种不同因素的影响大飞机在装配时会出现很多不同类型的问题，如果没有采用合适的策略来解决出现的问题，最终就会影响飞机交付的过程[2]。

2.2试验方法

为了能够在较短的时间内解决上述问题，并保证大飞机可以按时进行交付，就需要借助三维激光扫描仪来直接进行扫描。可以选择由加拿大CreaForm公司生产的激光扫描仪来加入试验，并对飞机飞行中出现的与环控管路有关的问题进行扫描，并在完成扫描内容之后针对飞机自身的管路建立合适的模型，并高效扫描有关的数据。之后所有完成扫描的数据都会被导入到软件中，系统再直接对数据进行分析，从而确定产生误差的原因。

3试验结果与讨论

本章从三维激光扫描数据的结果、数据分析和处理问题等不同方面来更好地分析有关的试验结果，并让不同类型的试验结果发挥应有的作用。

3.1三维激光扫描数据的结果

可以结合大飞机机身装配现场的现象来获取不同的问题，必要时可以借助三维激光扫描仪来对环控管路进行扫描，需要将借助扫描仪得到的数据更好地集中在一起，更需要在扫描时借助空间中的不同的数据模型来发挥应有的作用。深灰色的区域将代表理论数据模型，淡灰色的部分将会代表实践数据内容。图中还包含一些偏差性较强的数据。

3.2分析数据结果

经过利用三维激光扫描仪进行扫描可以发现在大飞机内部左侧管路中装配的位置确实存在非常明显的偏离的现象，其轴线偏离的方向偏离的距离可以被控制在28mm，垂直轴的方向偏离的距离为22mm，结合三维激光扫描的测量的结果可以将零件自身的误差问题排除在外，所以一定要数据进行全面地分析，并找出运行中存在的问题。

但是在分析完数据结果之后也可以发现在检测大飞机之后还是会产生一定的偏差，其左侧的偏差可以被控制在0.06mm，右侧的偏差可以被控制在0.2mm，所以确实符合生产的要求。此外在分析三尾狐激光扫描技术的有关结果可以发现很多产生偏差的理论值确实会保持一致，但是一般而言误差并不会变得很大。

3.3处理问题

通过一系列的检测可以得到不同类型的数据，从这些不同类型的数据中也可以分析出存在的问题。诱发装配偏差的原因是大飞机装配厂并不能够取得更好的发展。为了可以在今后更好地完成大飞机的交付工作，广大装配厂必须根据三维激光扫描的结果来直接调查机身装配的不同环节，以便更好地发现其中问题。通过一系列的调查可以发现之所以会存在环控管路方面的偏差正是因为在装配时并没有将卡箍直接安装在其中，最终造成了更大的偏差。此外，通过再次的扫描可以得知如果只是对对应的位置进行三维扫描就可以发现故障的理论数据基本是保持一致的。

但是因为受到了各种不同类型因素的影响也不能够从根本上解决出现的偏差现象，只能够将数据内容控制在一定的范围内，此时也需要将大飞机机身内部的环控管路的轴向偏差控制在1.5mm，并将垂直轴向的偏差控制在0.32mm，这确实符合大飞机装配的要求。因此只有在三维激光技术有效地运用于大飞机中才能够让工作人员发现产生问题的原因，并采用针对性的措施来处理问题，并在保证装配工作的质量和效率的基础上让飞机变得更加稳定和安全。

结束语

综上所述，如果大飞机在装配时候出现了很多不同类型的问题则可以配合三维激光扫描技术来发现出现问题的原因，以便更好地确定合适的处理方式。为此我们必须在找到解决问题的具体方法，以便更好地提升解决问题的效率和准确性。未来如果能够将三维激光扫描技术有效地运用在大飞机检测的过程中自然可以发挥更大的作用，并成为检测和装配飞机的新方式和新思路。

参考文献：

[1]李小路，曾晶晶，徐立军 . 三维扫描激光雷达系统设计及实时成像技术 [J/OL]. 红外与激光工程：23-25

[2]光明，鄂爱东，王佳琦 . 基于三维激光扫描技术的电力无人机巡检方法分析 [J/OL]. 内蒙古电力技术：17-23